• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.379-392
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• 2021

본 연구에서는 초음파 캐비태이션 버블와 가스 버블를 이용한 파클리탁셀의 개선된 아세톤-물 분별침전 공정을 개발하였다. 전통적 방법에 비해 침전에 소요되는 시간이 20~25배 단축되었다. 또한 파클리탁셀의 침전물 크기는 3.5~5.5배 감소하였으며 파클리탁셀의 확산 계수는 3.5~6.7배 증가하였다. 초음파 캐비태이션 버블을 이용한 침전의 경우 초음파 파워는 증가할수록, 침전 온도는 감소할수록 침전 속도 상수는 증가하였다. 가스 버블을 이용한 침전의 경우 가스 유량은 증가할수록, 침전 온도는 감소할수록 침전 속도 상수는 증가하였다. 열역학적 해석을 통해 개선된 분별침전은 비자발적 발열 공정이었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제20권6호
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• pp.335-346
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• 2021

Since epoxy resin coating shows excellent properties in formability, adhesion, and corrosion resistance, they have been extensively used in many industries. However, various types of damages in the epoxy coated tube within a relative short time have been reported due to cavitation erosion, liquid impingement, variation of temperature and pressure. Nevertheless, there has been little research on the effect of temperature on the cavitation degradation of epoxy coatings. Therefore, this work used an ultrasonic cavitation tester to focus on the effect of solution temperature on the cavitation properties of 3 kinds of epoxy coatings in 3.5% NaCl. The cavitation properties were discussed basis on the material properties and environmental aspects. As the solution temperature increased, even though with large fluctuation, the cavitation degradation rates of A and B coatings were reduced rapidly, but the rate of C coating was decreased gradually. In addition to the cushioning effect, the reason that the cavitation degradation rate reduced with solution temperature was partly related to the brittle fracture and water absorptivity of the epoxy coatings, and the water density, but was little related to the shape and composition of the compound in the coatings or the phase transition of the epoxy coating.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권5호
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• pp.39-45
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• 2013

Many researchers have studied the effectiveness of ultrasound in chemical and environmental engineering fields including material synthesis, pollutant removal, cleaning, extraction, and disinfection. Acoustic cavitation induced by ultrasound irradiation in aqueous phase can cause various sonophysical and sonochemical reactions without any chemicals. However most of the previous studies focused only on the relationships between ultrasonic conditions and the results of sonochemical reactions in lab-scale sonoreactors. As a results of this, only a few studies have been devoted to design and optimization of industrial scale sonoreactors. In this study, the effect of the distance between two opposite transducer modules on sonochemical reactions was investigated in single and dual irradiation systems (334 kHz) for four distances including 50, 100, 150, and 200 mm using KI dosimetry. It was found that the dual irradiation systems provided higher performance in terms of the zeroth reaction coefficient and the cavitation yield compared to the single irradiation systems. The sonochemiluminescence (SCL) images for the visualization of the cavitation field showed that cavitation active zone was larger and sonochemical reaction intensity was much higher in the dual irradiation system than in the single irradiation system.

• 대한환경공학회지
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• 제29권1호
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• pp.98-105
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• 2007

본 연구에서는 초음파 cavitation을 이용한 슬러지의 전처리가 슬러지의 가용화와 혐기성 소화조의 운전효율에 미치는 영향을 바이오가스 생성을 중심으로 알아보고, 전처리의 효과를 ADM1 (Anaerobic Digestion Model No. 1)을 이용하여 시뮬레이션 한 결과와 비교하였다. 실험결과, 초음파 전처리는 하수슬러지의 탈수성을 감소시키며 SCOD의 생성을 증가시키는 것으로 나타났다. 실험실 규모의 혐기성 소화조는 초음파 미처리 슬러지(control)와 30분, 60분, 90분간 처리된 슬러지를 대상으로 4 계열로 운전되었으며, 그 처리효율은 TCOD의 경우, 각각 31.9%, 37.9%, 38.5%, 42.2%의 제거효율을 나타내었다. 또한 TS의 감량효율은 각각 15.9%, 20.8%, 21.5%, 24.1%로 평가되어 전처리에 따른 제거효율의 증가를 확인 할 수 있었고, 슬러지 부하와 전처리 시간의 증가에 따라서 바이오가스의 생성량도 증가하는 것으로 나타났다. 슬러지 전처리에 따른 혐기성 소화조의 운전결과와 시뮬레이션 결과의 추이는 전반적으로 일치하는 경향을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제18권5호
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• pp.68-77
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• 1999

본 논문에서는 고강도 집속형 초음파의 주파수 특성(파형)에 따른 초음파 공동 현상을 억 제하는 효과를 살펴보았다. 본 연구에서는 세가지 파형, 즉, 정현파(1 MHz, 5 MPa), 주파수 변조파(10 ㎲ 동안 1 MHz에서 6 MHz까지 선형적으로 증가, 5 MPa), 비대칭 충격파(기 본 주파수 1 MHz, 양압 12 MPa, 음압 -4 MPa)를 고려하였다. 동일한 강도(833 W/㎠)를 가지는 각 초음파에 노출된 초기 반경이 1 ㎛인 물 속에 있는 공기 기포의 반응을Gilmore bubble dynamic model 및 Church's rectified gas diffusion equation을 이용하여 예측하였다. 기포 진동의 크기는, 정현파에 노출된 경우와 비교하여, 주파수 변조된 초음파의 경우 현저히 감소하였고, 비대칭 충격파의 경우 약간 감소함을 볼 수 있었다. 흥미롭게도 주파수 변조파에 대한 기포의 반응은 변조된 초음파의 주파수 성분이 기포의 공진 주파수(3 MHz) 이상에서는 거의 동일하게 유지되는 것으로 나타났다. 이 사실은 주파수 변조를 현재의 1 MHz부터 6 MHz까지에서 1 MHz부터 3 MHz까지로 줄여도 유사한 공동 억제 효과를 얻을 수 있음을 암시한다. 실용적으로, 비교적 좁은 밴드 폭을 가지는 범용 초음파 변환기를 이 용하여 초음파의 공동 현상 억제 효과를 얻기 위한 주파수 변조를 구현할 수 있음을 의미한다. 본 연구의 결과는 초음파의 적절한 주파수 성분 조절로 초음파의 공동 현상을 일정 수준 억제할 수 있음을 시사한다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권2호
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• pp.92-98
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• 2015

알루미늄 호일 부식 실험을 이용하여 초음파 토양 세척 공정의 설계를 위한 기초 연구가 수행되었다. 36 kHz 초음파 발생 모듈이 하부에 장착된 대형 초음파 반응기에 파이렉스 재질의 소형 반응기를 위치시키고 글라스 비드 크기(1, 2, 4 mm), 파이렉스 반응기 내 글라스 비드 높이(5, 10, 15, 20 mm), 글라스 비드 위 물 높이(5, 10, 15, 20 mm) 등의 다양한 조건에서 실험을 진행하였다. 실험 결과, 글라스 비드의 입자 크기가 클수록, 글라스 비드 위 수위가 증가할수록 알루미늄 호일의 부식 정도가 크게 증가하였는데 이는 입자가 클수록 빈 공간이 많이 생겨 초음파 감쇠 현상이 덜 일어나게 되기 때문이며, 또한 수위가 증가할수록 동일한 에너지 유입 조건에서 초음파 캐비테이션 현상이 보다 활성화되기 때문으로 판단되었다. 그러나 글라스 비드를 지나면서 초음파 감쇠 현상이 심하게 일어나 알루미늄 호일의 부식 정도가 상대적으로 매우 약하게 확인되어 부식이 활발하게 일어나는 반응기 하부, 즉 심각한 초음파 감쇠 현상이 일어나지 않는 바닥 부분으로 입자들을 지속적으로 보낼 수 있는 기계적 교반 등의 방안이 제안되었다.

• 에너지공학
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• 제11권3호
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• pp.262-268
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• 2002

The present paper investigated the effect of ultrasonic vibrations on the melting process of phase-change materials (PCM). Furthermore, the present study considered constant heat-flux boundary condition, whereas many of the previous researches had adopted constant wall-temperature condition. The results of the present study revealed that ultrasonic vibrations accompanied the effects like acoustic streaming, cavitation, and thermally-oscillating flow. Such effects are a prime mechanism in the overall melting process when ultrasonic vibrations are applied. They speed up the melting process as much as 2.5 times, compared with the result of natural melting. Also, energy can be saved by applying ultrasonic vibrations to the natural melting. In addition, temperature and Nusselt numbers over time provided a conclusive evidence of the important role of ultrasonic vibrations on the melting phenomena.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.235-240
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• 2001

This study presents experimental work on phase change heat transfer, in order to increase heat transfer rate, ultrasonic vibrations were introduced. Solid-liquid phase change occurs in a number of situations of practical interest. This study reveal that ultrasonic vibrations accompany the effects like agitation, acoustic streaming, cavitation, and oscillating fluid motion. Such effects are a prime mechanism in the overall melting process when ultrasonic vibrations are applied. Some common examples include the melting of edible oil, metallurgical process such as casting and welding, and materials science applications such as crystal growth. Therefore, this study presented the effective way to enhance phase change heat transfer.

• Geomechanics and Engineering
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• 제33권2호
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• pp.211-219
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• 2023

This study analyzes the changes in the physical properties of grout by irradiating it with ultrasonic energy and assesses the injectability of the grout into deep rock fractures. The materials used in the research are OPC (Ordinary Portland Cement) and MC (Micro Cement), and are irradiated depending on the water/cement ratio. After irradiating the grout with ultrasonic energy, viscosity, compressive strength, and particle size are analyzed, and the results of the particle size analysis were applied to Nick Barton's theory to evaluate the injectability of the grout into deep rock fractures under those conditions. It was found that the viscosity of the grout decreased after ultrasonic wave irradiation, and the rate of viscosity reduction tended to decrease as the water/cement ratio increased. Additionally, an increase in compressive strength and a decrease in particle size were observed, indicating that the grout irradiated with ultrasonic energy was more effective for injection into rock fractures.

• 한국염색가공학회지
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• 제14권4호
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• pp.214-222
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• 2002

In order to give a silk-like touch to PET fabrics, the PET fabrics were treated with NaOH alkaline solution in various conditions. In alkaline treatment, the liquor flow type pilot weight reduction apparatus with magnetostrictive ultrasonic transducer was used for the study. The weight loss of PET fabrics hydrolyzed in 4% and 6% NaOH solution, at $95^\circ{C}$ and $99^\circ{C}$ for 60min. with ultrasonic application showed 3.7~4.6% higher than that of treated fabric without ultrasonic application. From the difference of specific weight loss, the treatment condition of the maximum of hydrolyzation effect appeared at $95^\circ{C}$ in $4^\circ{C}$ and at $90^\circ{C}$ in 6% NaOH solution, respectively. During the alkali hydrolysis of PET fabrics, the decomposition rate constant(k) increased exponentially with the treatment temperature and were not related with ultrasonic cavitation. The activation energy$(E_a)$ in decomposition of PET fabrics were 21.06kcal/mol with ultrasonic application and 21.10kcal/mol without ultrasonic application. The ultrasonic application gave a little higher value of the activation entropy$(\Delta{S}^\neq)$ and a little lower value of Gibbs free energy$(\Delta{S}^\neq)$ compared with not used ultrasonic apparatus.